Le travail du métal est l’un des plus anciens procédés de fabrication connus de l’homme, et il n’est pas surprenant que nous ayons continuellement inventé différentes méthodes, telles que le moulage et le forgeage, pour créer des conceptions complexes.
La différence fondamentale entre le moulage et le forgeage réside dans la façon dont le métal est façonné. Cela se traduit par diverses particularités dans leurs propriétés, comme nous l'avons identifié dans cet article. Lisez la suite pour savoir comment ils se distinguent dans le coulage vs. débat sur la forge.
1. Processus
Le premier point de comparaison entre la fonderie et le forgeage repose sur leur mode de fonctionnement. Le premier consiste à faire fondre des métaux pour les transformer en liquide et à les verser dans un récipient adapté.
Le récipient est conçu pour épouser la forme du produit fini. En refroidissant, le liquide se solidifie et lui donne une forme. Si le forgeage nécessite de faire fondre la pièce, le but n'est pas de la faire fondre jusqu'à l'état liquide.
En fait, lorsqu'elles sont chauffées jusqu'à un certain point, les molécules deviennent entropiques et malléables. À ce stade, la pièce est battue pour lui donner sa forme à l'aide d'un marteau ou de tout autre équipement automatisé qui appliquera la force requise sur elle jusqu'à ce qu'elle prenne la forme souhaitée.
2. État matériel
Le moulage ne peut être réalisé que lorsque le matériau a été liquéfié. La température à laquelle cela se produit dépend des propriétés physiques uniques de l'alliage que vous utilisez. À l'inverse, le forgeage se fait à l'état solide. Et il convient aux métaux comme l'acier, le fer, le cuivre, etc.
3. Structure des grains
La nature des grains de forgeage et de moulage diffère en raison des processus auxquels ils sont soumis. Le martelage pendant le forgeage affecte la nature des grains formés. Ils sont fins et plats, ce qui est assez différent dans le moulage.
Lors de la coulée, les molécules forment des cristaux en refroidissant. Ces cristaux sont de tailles variables, ce qui augmente considérablement la structure du grain. Leur taille dépend en grande partie de la durée de la solidification. Dans l'ensemble, le résultat est très différent de celui du forgeage.
4. Porosité
La structure granulaire prononcée des métaux moulés se traduit directement par une porosité élevée et des liaisons internes affaiblies. Les métaux forgés sont moins poreux. Ils sont plus résistants et moins sensibles au retrait et aux défauts lors de l'usinage.
5. Force
Si vous cherchez à fabriquer des pièces mécaniques solides qui ne se cassent pas ou ne se fissurent pas sous une pression intense, le forgeage devrait être votre meilleure option. Les bulles cristallines des alliages moulés les rendent sujets aux fractures. Par conséquent, une fois qu'ils tombent sur une surface dure, il y a de fortes chances qu'ils se cassent.
6. Complexité de la conception
La complexité de la conception dans le moulage par rapport au forgeage fait référence à la facilité de création de pièces de machines complexes par l'un ou l'autre procédé. C'est un domaine dans lequel le forgeage présente de sérieuses limites. En raison de la difficulté et de la contrainte de temps que représente le martelage des métaux pour leur donner forme, il existe une limite à ce que vous pouvez construire grâce à ce processus.
Le moulage est l'étape où vous donnez vie à vos idées. Qu'il s'agisse d'objets en spirale comme des vilebrequins ou des pales de turbine d'avion, le moulage vous permet de réaliser des formes complexes avec un haut degré de précision en un temps record.
7. Coût
Le principal facteur déterminant dans le coût de la fonderie par rapport au forgeage est le temps et la main-d'œuvre nécessaires à chaque processus. D'après tout ce que nous avons vu jusqu'à présent, la fonderie est plus facile à réaliser et vous pouvez facilement construire des systèmes fiables avec une assurance qualité élevée.
Le forgeage requiert un haut degré de spécialisation. Lors du travail en série, les experts doivent mettre en place certaines mesures pour garantir que chaque pièce d'un même modèle ait la même masse, la même dimension et la même précision. Tous ces éléments jouent un rôle majeur dans le fait que le forgeage est une technique de travail des métaux coûteuse.
8. Temps de durcissement
Le temps de durcissement entre la coulée et le forgeage correspond au temps nécessaire au métal pour se solidifier complètement et revenir à température ambiante après avoir été soumis à une opération de chauffage. Comme nous l'avons souligné, le forgeage se déroule à l'état solide et n'a pas nécessairement besoin de se solidifier. En fait, vous pouvez facilement le plonger dans l'eau pour qu'il refroidisse plus rapidement.
La fonte, en revanche, doit être laissée durcir d'elle-même, car toute application d'eau peut encore augmenter sa porosité et sa structure granulaire. Par conséquent, la fonte a un temps de durcissement plus long.
9. Rapport taille/poids
Lorsque vous comparez deux formes et tailles exactes de pièces métalliques fabriquées par les deux procédés différents considérés, vous remarquerez que celle fabriquée par moulage a un poids inférieur à celle obtenue par forgeage. La raison en est que les vides et les cristaux lors du moulage ont pris de la place dans les pièces et ont réduit le poids de quelques grammes.
Mais dans le cas du forgeage, la structure du grain est plus compacte, ce qui élimine toute forme d'espace. Par conséquent, dans le débat entre moulage et forgeage, les pièces fabriquées par le premier sont plus légères que celles fabriquées par forgeage.
10. Applications courantes
Un dernier point du débat entre forgeage et moulage concerne leurs cas d'utilisation. Le premier est utilisé dans les machines lourdes où la résistance, la durabilité et la robustesse sont prioritaires. D'autre part, le second est utilisé pour un large éventail d'applications complexes dans diverses industries, en particulier l'automobile.
Quelle est la meilleure solution : les différences entre le moulage et le forgeage ?
Après avoir comparé plusieurs variables dans le débat entre le moulage et le forgeage, nous avons conclu que les deux ont leurs forces et leurs faiblesses. Néanmoins, ils ont des scénarios uniques pour lesquels ils sont les mieux adaptés.
Le moulage est idéal pour la production en grande série nécessitant une tolérance serrée. En effet, il est relativement moins cher et s'avère plus polyvalent que son homologue. Il convient à des applications telles que automobile, aérospatial, vannes, tuyaux, pièces cylindriques, etc.
Le forgeage est idéal pour les pièces métalliques à faible volume et à haute résistance. En effet, sa meilleure structure de grain offre une résistance à la traction et à la fatigue plus élevée. Il convient aux applications à forte intensité de contraintes telles que la construction, les plates-formes pétrolières, l'automobile, les produits militaires, etc.
Conclusion
Comme nous l'avons vu, ces deux procédés de travail des métaux sont importants, chacun étant conçu pour répondre à des besoins de fabrication différents. Les différents avantages et inconvénients du moulage par rapport au forgeage que nous avons analysés prouvent en outre que ces procédés sont délicats et nécessitent les services d'experts.
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